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"Dispositif applicable aux machines frigorifiques"
Dans les machines frigorifiques de tous systèmes, il est nécessaire ou avantageux de procéder au refroidissement de certaines parties ou de certains agents. C'est ainsi, par exemple, que le condenseur pour liquéfier
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l'agent réfrigérant ou bien l'absorbeur (dans les appareilsà absorption) pour absorber l'agent réfrigérant exigent un grand refroidissement.
D'autre part, dans les machines frigorifiques à absorption, il peut être nécessaire de séparer, dans un déflegmateur, l'agent absorbant qui accompagne l'agent réfrigérant chassé hors de la chaudière et de séparer, dans l'absorbeur, l'agent absorbant de l'agent réfrigérant et du gaz introduit éventuellement dans la machine frigorifique pour compenser les pressions, ceci en vue du refroidissement préalable, de la pro- duction de courants de gaz ou de liquides, etc....
Un '-1 refroidissement s'est effectué, jusqu'à ce jour, 'au moyen de l'air avec ou sans utilisation de souffleries ou au moyen d'eau, auxquels cas, on dépendait aussi bien de la température de l'air que de la température de l'eau, ce qui rendait difficile ou impossible l'emploi des machines frigorifiques dans les pays chauds, par exemple sous les tropiques.
Dans certains cas, l'eau ne peut pas être obtenue en quantités suffisantes ou coûte trop cher.
La présente invention a pour but, entre nécessaire autres, de rendre possible le refroidissement/pour de tels appareils, même lorsque les températures de l'air et de l'eau ne sont pas suffisamment basses pour assurer le travail sûr de la machine frigorifique par un refroidissement direct. Un autre but de 1!invention est de diminuer la con-
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sommation en liquide réfrigérant.
Conformément à la présente invention, on utilise, pour atteindre le but susvisé, un ou plusieurs liquides conducteurs de la chaleur ou bien un ou plusieurs liquides réfrigérants pour évacuer de la chaleur dans l'air ambiant de celles des parties ou organes de la machine frigorifique ou de ceux des agents qui se trouvent dans cette machine et dont il faut absorber la chaleur pour ob- tenir un fonctionnement sûr. Le liquide réfrigérant chauffé par absorption de chaleur peut, con- formément à un mode de mise en oeuvre de l'in- vention, être refroidi par évaporation de chaleur à partir d'une matière poreuse. La chaleur qui se fixe sous l'action de l'évaporation peut , faire tomber la température bien au-dessous de la température de l'air ambiant.
Le liquide à évaporer peut être constitué par le liquide réfri- gérant lui-même; le liquide réfrigérant peut céder sa chaleur à un liquide auxiliaire qui est refroidi par évaporation, de préférence au moyen d'une matière poreuse. Lorsque l'on procède au refroidis- sement par évaporation, il faut remplacer le liqui- de évaporé. Toutefois, en raison de la grande chaleur de vaporisation d'un liquide tel que l'eau, la consommation en liquide évaporé est relativement petite et l'on peut obtenir économiquement des bas- ses températures. L'évaporation du liquide peut être obtenue par un tirage naturel ou artificiel.
Conformément à un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, le liquide réfrigérant est refroidi par l'air dans un réfrigérant, dans
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un radiateur ou dans un appareil analogue. Avec un tel refroidissement, il est possible de porter le liquide réfrigérant à une température inférieure à celle de l'air ambiant; d'autre part, on ne consomme pas de liquide par évaporation.
Les deux méthodes de refroidissement sus- visées peuvent évidemment être appliquées simul- tanément.
Dans l'un ou l'autre cas, le liquide réfrigérant peut circuler et la circulation peut être déterminée par la variation du poids spécifi- que, variation à laquelle est soumis le liquide réfrigérant par suite de l'échauffement et du refroidissement successifs. Dans ce cas, le réfrigérant dans lequel on refroidit le liquide en circulation devrait être disposé au même niveau que les parties à refroidir ou à un niveau supé- rieur. La circulation peut également être maintee- nue ou favorisée par d'autres moyens, par exemple à l'aide de pompes ou par l'introduction de gaz dans le liquide appelé à circuler, etc.... Le réfrigérant peut alors, évidemment, être disposé à un niveau inférieur à celui des parties de l'ap- pareil à refroidir.
Lorsque le liquide de refroidis sement circule dans un système fermé, le réservoir d'expansion peut être disposé à un niveau supérieur à celui du système réfrigérant proprement dit.
D'autre part, on peut prévoir, en des points appro- ou purgeurs prié, des soupapes à gazÚpour l'évacuation de l'air de telle manière que ces gaz ne gênent pas la circulation.
Sur le dessin annexé, on a représenté, à, titre d'exemples, quelques formes de réalisation de l'objet de 'l'invention:
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la fig. 1 représente schématiquement une machine frigorifiqueà absorption munie d'un condenseur 2 établiconformément à l'in vcntion; les figs. 2 à 4 représentent, vues en coupe, d'autres formes de réalisation de l'ob- jet de l'invention dans lesquelles le refroidis- sement a lieu par évaporation; les figs. 5 à 8 représentent des disposi- tions pour la circulation du liquide de refroidis- sement dans un réfrigérant refroidi par l'air; la, fig. 9 est un dispositif pour re- froidir, à l'aide d'un tirage naturel ou arti- ficiel, un liquide conducteur de la chaleur.
Sur la fig. 1, 1 désigne la chaudière, 2 le condenseur, 3 le réfrigérateur, 4 l'absorbeur et 5 un dispositif réfrigérant. L'appareil fonc- tionne généralement de la manière indiquée ci-a- près et l'on admettra, d'une part, qu'il existe au début, dans la chaudière, un mélange formé d'un agent absorbant approprié et d'un agent réfri- gérant approprié et, d'autre part, que l'on a introduit dans le système un gaz approprié pour égaliser les pressions.
On chauffe la chaudière et l'agent réfrigérant plus facile à évaporer va dans le condenseur tandis que l'agent absorbant plus ou moins libéré d'agent réfrigérant se rassemble dans la partie supérieure de la chaudière. L'agent réfrigérant qui se trouve ici à la pression rè- gnant uniformément dans l'appareil est liquéfié dans le condenseur 2. Ce liquide s'écoule vers
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le réfrigérateur où il s'évapore sous une pression partielle égale à la différence entre la pression totale dans l'appareil et la pression partielle du gaz destiné à compenser les pressions, Au cours de cette évaporation, une certaine quantité de chaleur se trouve fixée, chaleur qui est sous- traite à l'ambiance du réfrigérateur ou aux orga- n es ou aux liquides à refroidir, etc....
Le mélange formé de l'agent réfrigérant évaporé et du ensuite gaz compensateur s'écoule/vers absorbeur dans lequel l'agent réfrigérant est absorbé par l'agent absorbant pauvre qui s'écoule de la pa,rtie supé- rieure de la chaudière 1 dans le 'réfrigérant 5.
L'agent absorbant enrichi en agent réfrigérant s'écoule alors vers la chaudière d'où l'agent réfrigérant est de nouveau chassé, etc... Toutes ces opérations se produisent soit avec des inter- ruptions, soit d'une manière ininterrompue, soit encore périodiquement.
La forme de réalisation de condenseur 2 représentée sur la fig. 1 est constituée par un serpentin 11 disposé dans un'récipient 12, qui contient un liquide de refroidissement 13, par exemple de l'eau, amené d'un réservoir 14 par un tube 15. Le récipient 12 est revêtu d'une matière poreuse 16 et comporte des trous 17 à travers lesquels le liquide de refroidissement peut pénétrer dans la matière poreuse qui l'absorbe.
Le liquide de refroidissement s'évapore à travers la matière poreuse 16; ce qui provoque l'évacua- tion d'une certaine quantité de la chaleur du li- quide 13 qui, de son côté, absorbe une certaine quantité de la chaleur du serpentin 11 et de l'agent réfrigérant traversant ce serpentin, Le liquide de
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refroidissement évaporé est remplacé par du liquide provenant du réservoir 14.
Pour augmenter la surface de refroidiss- ment, le récipient 12 peut comporter des ondula- tions 18 ou des ailettes 19, %ne pas Le condenseur peut égalementvcouiporter de récipient 12 et être constitué d'une matière poreuse seule ce qui fait que le liquide de refroidissement est en contact direct avec la ma- tière poreuse 16. Conformément à une autre forme de réalisation, on peut également utiliser un récipient 12 ne comportant aucune espèce de trods mais revêtu d'une matière poreuse.
Dans ce cas, le tube 15 est relié à la matière poreuse disposée extérieurement à la paroi du récipient 12; on utilise ainsi deux liquides dans des espaces séparés, liquides dont l'un est refroidi par évapo- ration à travers la matière poreuse et dont l'autre assure la transmission de la chaleur à partir du serpentin 11.
Il est évident que la matière poreuse peut également être disposée directenient sur le serpentin 11 et que, dans ce cas, on serpentin peut recevoir d'autres formes appropriées; il peut, par exemple être tonné d'un récipient plat dont les parois externes sont munies de matière poreuse à travers laquelle s'effectue l'évaporation.
Sur la fig. 2, on a représenté un dispositif pour la circulation du liquide de re- froidissement à travers un réfrigérant qui tra- vaille généralement d'une manière analogue à celle du dispositif représenté sur la fig. 1. Dans ce
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1 Ife, cas également, l'appareil contient un serpentin 11 dans lequel s'écoule l'agent à refroidir. Il est évident que cet appareil peut être utilisé à la place de/lui qui est représenté sur la fig. 1, auquel cas, on fait entrer l'agent réfrigérant en 8 et on le fait sortir en 9. Le serpentin Il est disposé dans le récipient 20 relié au réfri- gérant 23 à l'aide de tubes 21 et 22.
Sur cette figure, le réfrigérant 25 est représenté comme entièrement étant constitué =- @ en une ma- tière poreuse 16 quoique l'on puisse prévoir une paroi perforée interne en métal ou en matière analogue comme on l'a décrit à l'occasion de la fige 1. Afin que l'on obtienne une plus grande sur- face de refroidissement, on peut diviser le réfrigérant 23 en un certain nombre d'éléments partiels 24. Le liquide de refroidissement est chauffé dans le récipient 20, pénètre par le tube 21 dans le réfrigérant 23 et s'infiltre dans la matière poreuse 16 dans laquelle s'évapore une partie du liquide en même temps que s'abaisse la température.
Par suite de cet abaissement de température, le poids spécifique de ce liquide de refroidissement augmente ce qui fait que ledit liquide descend dans le réfrigérant et retourne par le tube 22 dans le récipient 20 dans lequel il s'échauffe de nouveau et ainsi de suite. Le réfrigérant 23 forme ainsi avec le récipient 20 un système de circulation. Le liquide évaporé est remplacé comme précédemment à partir du ré- servoir 14.
La fige 3 représente une variante de réalisation du dispositif représenté sur la fig. 2, variante dans laquelle le réfrigérant 23 comporte une paroi interne 30 en métal ou en
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une autre matière appropriée, le liquide contenu dans le récipient 14 étant amené, par l'intermé- diaire du tube 15 et d'un réservoir auxiliaire 31, à la matière poreuse 16 en dehors de la paroi pré- citée. L'agent à réfrigérer pénètre en 8 et s'écoule en 9 ; il est évident que ce dispositif peut également être utilisé à la place du conden- seur 2 représenté sur la fig. 1.
Dans la forme de réalisation représentée sur la, fig. 4, l'agent à refroidir, par exemple un gaz, de la vapeur ou un liquide pouvant être ou non en circulation, se trouve dans le récipient 40.
Le récipient 40 est disposé à l'intérieurr d'un autre récipient 41 du même type que le récipient illustré sur la fig. 1. Comme dans le cas précé- dent, on obtient un abaissement de température par l'évaporation du liquide 13 dans la matière poreuse. On peut prévoir des nervures de refroi- dissernent 42 et le récipient 41 peut être modi- fié de la manière indiquée à l'occasion de la fig. 1.
Cette forme de réalisation de l'objet de l'invention peut, par exemple, trouver son appli- cation comme absorbeur dans une machine frigorifi- que à absorption et peut être pourvue d'organes d'admission appropriée pour l'agent réfrigérant, pour l'agent absorbant et pour l'agent auxiliaire destiné à compenser les pressions (dans le cas où l'on utiliserait un tel agent) ainsi que d'organes d'évacuation pour le liquide absorbant et pour l'agent auxiliaire.
La matière poreuse peut, par exemple, être constituée par de la pierre, des tissus, des fibres textiles, de l'amiante, sa. du verre ou d'autres substances appropriées.
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Tous les dispositifs représentés sur les figs. 1 à 4 permettent d'obtenir un abaissement de température au-dessous de la température de l'air dans lequel a lieu l'évaporation. Dans les cas où il/est/nécessaire d'obtenir un refroidissement au-dessous de la température de l'air ambiant, on peut utiliser les dispositifs représentés sur les fig. 5 à 8.
La fig. 5 représente un échangeur de chaleur 50 qui est constitué par un serpentin Il et par un réservoir ou chemise 51 entourant ce serpentin. La chemise 51 est reliée, par l'in- termédiaire de tubes 52 et 53, au réfrigérant ou radiateur, etc... 54 qui peut se trouver au même niveau que la chemise 51 ou à un niveau supérieur.
L'agent à refroidir entre en 8 et sort par 9 et l'appareil peut, naturellement, être également utilisé à la place du condenseur représenté sur la, fig. 1. Le système contient un liquide de refroidis- sement 13 qui s'échauffe dans l'échangeur de chaleur 50, circule dans le réfrigérant 54 et se refroidit dans ce dernier appareil pour-retourner à, l'échan- geur de chaleur où il est de nouveau échauffé et ainsi de suite.
Il est évident que l'échangeur de chaleur 50 peut subir différentes modifications dont quel- ques-unes sont représentées sur les fige. 6 à 8.
Le dispositif représenté sur la fig. 6 se différencie de celui représenté sur la fig. 5 uniquement par le fait que la chemise 61 a une forme analogue à celle du serpentin Il.
La fig. 7 montre un échangeur de chaleur 50 constitué par un récipient '70 (traversé par l'a-
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gent à réfrigérer, agent qui pénètre en 8 et qui sort en 9) et par un serpentin 71 relié au réfri- gérant 54 par l'intermédiaire de tubes 72 et 73.
Le liquide-de refroidissement 34 circule dans le serpentin 71 et dans le réfrigérant 54.
Dans l'exemple illustré sur la fig. 8, l'agent à réfrigérer est introduit dans un ré- cipient 80 entouré d'un récipient ou chemise 81 reliée au réfrigérant 54 par l'intermédiaire de tubes 82 et 83. Le liquide de refroidissement 13 circule dans la chemise 81 et dans le réfrigérant 54.
Les dispositifs représentés sur les figs. 6 à 8 peuvent être utilisés à la place du condenseur représenté sur la fig. 1, auquel cas, le récipient 80 doit être muni d'un orifice d'écoulement approprié.
La fig. 9 représente un récipient 90 disposé dans un tube de tirage ou cheminée 91 et qui contient le liquide de refroidissement 13.
Le récipient 90 peut être ouvert ou fermé; il est, de préférence, ondulé ou muni d'ailettes de refroidissement. On a disposé dans le réci- pient 90 un organe 92 qui contient l'agent à réfrigérer ou dans lequel circule ledit agent; on a également prévu dans le récipient 90 une cloison 93. Le liquide de refroidissement 13 circule dans le récipient 90 dans le sens indiqué par les flèches et se trouve alternativement chauf- fé par l'organe 92 et refroidi par son contact avec les parois du récipient 90. Le refroidissement définitif s'effectue au moyen d'un courant-d'air traversant la cheminée 91. Le tirage peut être renforcé à l'aide de souffleries et de dispositifs 35 analogues.
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Le dispositif représenté sur la fig. 9 peut être utilisé comme absorbeur-réfrigérateur dans une machine frigorifique à absorption. L'a- gent absorbant peut pénétrer en 94 et sortir en 95 alors que l'agent réfrigérant est introduit en 96.
Les réfrigérants représentés sur les figs. 5 à 8 peuvent subir différentes modifica- tions. L'idée directrice pour la construction de ces réfrigérants consiste à obtenir une surface de refroidissement aussi grande que possible en combinaison avec un encombrement aussi petit que possible et à diminuer, par ailleurs, autant que possible la résistance @ @ pour le liquide en circulation.
Dans leur forme la plus simple, ces appareils peuvent être exécutés d'une manière analogue à celle des radiateurs de chauffage et avoir de préférence une forme plate en même temps qu'ils comportent des ailettes de refroidissement planes. Ils peuvent être en un matériau quelconque approprié tel que le cuivre, le fer, etc... Un type' qui convient au cas présent est le radiateur tel que celui que l'on utilise sur les véhicules automobiles.
Une autre forme appropriée du dispositif réfrigérant consiste en un ou plusieurs réservoirs d'eau ouverts.
Les dispositifs réfrigérants peuvent également être exécutés sous forme de cellules, de tubes, etc... et le refroidissement peut être favorisé au moyen de souffleries ou de cheminées.
D'autre part, il est évident que les dispositifs illustrés et décrits, dispositifs qui @@ sont à considérer comme constituant un
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petit nombre des formes de réalisation possibles dans le cadre de l'invention,peuvent être utili- sés en différentes combinaisons les uns avec les autres; c'est ainsi, par exemple, que l'on peut combiner les dispositifs réfrigérants représen- tés sur les figs. 1 à 4 avec les échangeurs de chaleur représentés sur les figs. 5 à 8.
D'autre part, il est évident que le moyen .général qui est à la base de l'invention et que les formes de réalisation illustrées et décrites sont applicables non seulement aux condenseurs des machines frigorifiques de tous systèmes mais encore à l'absorbeur d'une machine frigorifique à absorption, à un déflegmateur (lorsqu'un tel pour le appareil est utilisé! pour le @du refroidissement préalable, en vue du refroidissement du gaz servant à équilibrer les pressions lorsqu'un tel gaz est utilisé) ou encore d'une manière plus générale à toutes les parties de la machine frigorifique ou à tous les gaz, vapeurs, liquides ou corps solides d'une telle machine qui exi- gent un refroidissement. La manière dont on peut intercaler et disposer les appareils dans de tels cas est claire pour tout homme de métier.
D'au- tre part, il est clair que l'objet de l'invention peut également être appliqué sans se préoccuper de savoir si le réfrigérateur et l'absorbeur sont du type combiné ou non et sans se préoccuper de savoir si la machine frigorifique fonctionne sans interruption, avec interruptions ou d'une manière périodique.
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Il est évident que le liquide de re- froidissement n'est pas obligatoirement de l'eau mais qu'il peut également être n'importe quel autre liquide ou mélange de liquides ; devra naturellement le choisir de telle manière qu'il ne se congèle pas aux températures envisagées.
La transmission de la chaleur depuis les organes cédant de la chaleur jusqu'aux éléments : réservoirs, tuyauteries, etc..., ab- sorbant de la chaleur et reliés par des canali- sations aux éléments réfrigérants peut d'ailleurs être obtenue par la mise en oeuvre de tous les moyens connus pour la transmission de la chaleur, par rayonnement, par conductibilité, par convac- tion.
Il y a lieu dans les cas présents de de refroidissement comprendre par "circulation du liquide/non seule- ment son passage à travers les éléments absorbant la chaleur, dans les conduites et dans les éléments réfrigérants, mais encore et d'une manière générale ses mouvements à travers la matière poreuse susvisée et à travers les éléments absorbant,' la chaleur, mouvement déterminés par l'évaporation, par le refroidissement et l'échauffement et par la capil- larité.